復雜條件下箕斗裝載硐室掘砌施工技術研究

田瑞勝

【摘 要】潘三礦深部進風井箕斗裝載硐室斷面大，布置區域巷道、硐室集中，并處在斷層破碎帶影響范圍內，且距煤層近，地質條件復雜，同時面臨地壓顯現難題，通過從設計源頭研究確定斷面形狀、永久支護參數，提高硐室自身抗壓能力，減少井筒、巷道、硐室相互擾動影響，采取一次強支護和工作面超前預注漿提高圍巖承載力，解決了復雜條件下箕斗裝載硐室的施工技術。

【關鍵詞】大斷面；復雜地質條件；地壓顯現；掘砌施工

一、概述

（一）工程概況

潘三礦深部進風井井筒設計井深為1004.2m，凈直徑Φ8.6m，凈斷面58.1m2，井口設計標高為+23.2m。箕斗裝載硐室位于井筒標高-839.5～-855.3m，長度6.0m，凈高15.8m，最大凈寬為10.03m，硐室凈斷面135.3m2，斷面大。

（二）水文地質概況

箕斗裝載硐室圍巖巖性以砂質泥巖、細砂巖、破碎帶為主，在硐室頂板上方22m是-817m水平車場，底板下方11m處將揭露8煤，16m處揭露6煤，且8煤、6煤位于F47斷層破碎帶影響范圍內，該破碎帶斷層面復雜，附生次級小斷層發育，主檢孔自6煤以上破碎帶垂厚達10m，巖性破碎，瓦斯可能異常涌出，同時，根據井筒檢查孔地質報告分析，井筒在869.00～895.35m位置將揭過基巖段第六含水層，預計涌水量25.9683（m3/h），這些對硐室的施工帶來嚴重影響。

（三）地壓顯現情況

根據-817m馬頭門、車場巷道施工情況顯示，由于實際地層松軟，巖層穩定性差，地壓顯現明顯，來壓快，其中馬頭門整體澆筑段的鋼筋混凝土結構出現局部混凝土剝落和鋼筋壓彎現象，前期已施工巷道出現明顯頂板下沉，兩幫位移以及大面積的斷索、失錨，因此，如何克服地壓影響，是箕斗裝載硐室施工安全的重中之重。

二、針對復雜條件提出研究對策

（一）從設計源頭研究確定斷面形狀、永久支護參數，提高硐室自身抗壓能力

箕斗裝載硐室原設計斷面形狀為直墻半圓拱，考慮到地壓影響，變更為抗壓能力更強的曲墻四心圓斷面（見圖1箕斗裝載硐室斷面圖）；在箕斗裝載硐室頂板（標高-838m）、底板附近（標高-854m）各增設一組小壁座，每組布置四個梯形壁座，壁座內采取強支護，并打φ22*2400mm錨桿，外露800mm，扎鋼筋籠，并將鋼筋籠與井壁外層鋼筋連成整體，起到很好的支承作用；同時將原設計c60混凝土變更為CF60鋼釬維高強混凝土，以提高箕斗裝載硐室的整體抗壓能力。

（二）為減少井筒、巷道、硐室相互擾動影響所采取的措施

井筒與箕斗裝載硐室永久支護均為鋼筋混凝土，箕斗裝載硐室頂部一模，人為斷開鋼筋，將內、外層豎筋不連接，防止硐室或井筒來壓造成上下影響；

梁窩預留到位，防止安裝時挖梁窩對砼井壁造成影響；

考慮井筒及-817m水平馬頭門地壓顯現明顯，井壁承受能力減弱，為減小放炮對巖層擾動影響，現場對硐室上部采用人工打眼，分裂機破碎及挖機作業，人工用風鎬刷幫，在巖石較硬的情況下，采取松動爆破的方式施工，每炮不超過2.5m，兩掘一砌。

從施工順序上進行了優化，利用鑿井設施將與箕斗裝載硐室連接的裝載膠帶機巷延深了40m，從而解決后期巷道貫通給井筒及硐室帶來的影響。

（三）工作面超前預注漿，提高圍巖承載力

為減少箕斗裝載硐室施工對上部井筒及-817m水平馬頭門的影響，先通過高密度高壓力對-817m平臺下段8m進行加固，再進行工作面超前預注漿，預注漿孔間距不大于3m，終孔落在井筒凈徑外不小于5m位置，穿過硐室頂板，漿液采用P.O52.5水泥及快可美化學材料，注漿終壓10MPA。同時在掘砌過程中，對破碎帶、井筒與硐室連接處等關鍵部位，進行邊掘邊注，增強圍巖抗壓能力。

（四）一次強支護，隨掘即注，及時加固

在原設計錨索800*800mm的基礎上，每四根中間再加打一根，同時橫向每兩根一組用11#工字鋼聯成一體；一次支護后適時壁后注漿，后期再深孔加固注快可美新型注漿材料，并在砼井壁預埋注漿管，注漿孔口管采用1.5寸鋼管長1m，間排距1600*1600mm，確保能多次透孔注漿。

三、實施效果檢驗

在箕斗裝載硐室施工期間，與安徽理工大學合作，加強對上部井筒、馬頭門及箕斗裝載硐室的監測，根據監測結果必要時進行加固注漿。

在箕斗裝載硐室上部平行安裝的二根吊裝鋼梁上設置鋼弦式表面應變計，觀測鋼梁中部的壓縮變形；在硐室、巷道選擇4個斷面（見圖2監測斷面位置圖），每個斷面頂部及兩幫布置5個測點（見圖3斷面測點布置圖），監測圍巖收斂變形，通過上述兩種方法監測硐室來壓情況。

通過鋼梁應力變化及硐室幫、頂變形數據收集、分析，得到實施效果，深部進風井箕斗裝載硐室通過上述方案的實施，有效的控制了圍巖變形。

四、結論

通過對潘三礦深部進風井箕斗裝載硐室掘砌施工技術研究，取得了以下主要成果，確保了該硐室掘砌及使用安全，節省維護費用。

（1）考慮到硐室巖性差、斷面大，為此采用科學、合理實施方案，在設計、施工上進行優化。

（2）有效的控制了深部箕斗裝載硐室圍巖的變形，使硐室圍巖強度和支承力得到了顯著提高，塑性變形、巷道變形量明顯降低，具有顯著經濟效果。

（3）為今后同等復雜地質條件下的箕斗裝載硐室施工，提供了強有力的技術支持和經驗積累。

【參考文獻】

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